Cjevasti i cijevni izmjenjivači toplote se široko koriste u hemijskoj i alkoholnoj proizvodnji. Uglavnom se sastoje od plašta, cijevne ploče, cijevi za izmjenu toplote, glave, pregrade i tako dalje. Potreban materijal može biti od običnog ugljičnog čelika, bakra ili nehrđajućeg čelika. Tokom izmjene toplote, fluid ulazi iz spojne cijevi glave, struji u cijevi i izlazi iz izlazne cijevi na drugom kraju glave, koja se naziva strana cijevi; drugi fluid ulazi iz spoja plašta i struji s drugog kraja plašta. Jedna mlaznica izlazi, što se naziva cijevni izmjenjivač toplote sa strane plašta.
Struktura cijevnih izmjenjivača topline s omotačem je relativno jednostavna, kompaktna i jeftina, ali mehaničko čišćenje se ne može izvršiti izvan cijevi. Snop cijevi izmjenjivača topline spojen je s cijevno pločom, cijevne ploče su zavarene na dva kraja omotača, gornji poklopac je spojen s gornjim poklopcem, a gornji poklopac i omotač imaju ulaz za tekućinu i izlaz za vodu. Izvan cijevi cijevnog izmjenjivača topline s omotačem obično se postavlja niz pregrada okomitih na snop cijevi. Istovremeno, veza između cijevi, cijevne ploče i omotača je kruta, a unutar i izvan cijevi postoje dva fluida različitih temperatura. Stoga, kada je temperaturna razlika između stijenke cijevi i stijenke omotača velika, zbog različitog toplinskog širenja ta dva, stvorit će se velika temperaturna razlika, tako da će se cijevi uvijati ili otpuštati s cijevne ploče cijevnog izmjenjivača topline s omotačem, pa čak i oštetiti izmjenjivač topline.
Kako bi se prevazišao napon uzrokovan temperaturnom razlikom, izmjenjivač toplote s cijevima i omotačem treba imati uređaj za kompenzaciju temperaturne razlike. Generalno, kada je temperaturna razlika između zida cijevi i zida omotača veća od 50°C, iz sigurnosnih razloga, izmjenjivač toplote s cijevima i omotačem treba imati uređaj za kompenzaciju temperaturne razlike. Međutim, kompenzacijski uređaj (ekspanzijski spoj) može se koristiti samo kada je temperaturna razlika između zida omotača i zida cijevi niža od 60~70°C i kada pritisak fluida na strani omotača nije visok. Generalno, kada pritisak na strani omotača prelazi 0,6 MPa, teško je širiti i skupljati zbog debelog kompenzacijskog prstena. Ako se gubitak efekta kompenzacije temperaturne razlike smanji, treba razmotriti druge strukture.
Vrući film vrtložnih struja kod izmjenjivača topline s cijevima uglavnom koristi tehnologiju prijenosa topline vrtložnim strujama, što povećava učinak prijenosa topline promjenom stanja kretanja fluida. Do 10000 W/m2℃. Istovremeno, struktura ostvaruje funkcije otpornosti na koroziju, otpornosti na visoke temperature, otpornosti na visoki pritisak i sprječavanja stvaranja kamenca. Kanali fluida drugih vrsta izmjenjivača topline su u obliku usmjerenog toka, formirajući cirkulaciju na površini cijevi za izmjenu topline, što smanjuje koeficijent konvektivnog prijenosa topline.